ns-3网络仿真

NS-3网络仿真

一：实验要求

用NS-3仿真某个特定的网络环境，并输出相应的仿真参数（时延，抖动率，吞吐量，丢包率）。

二：软件介绍

NS-3 是一款全新新的网络模拟器，NS-3并不是NS-2的扩展。虽然二者都由C++编写的，但是NS-3并不支持NS-2的API。NS-2的一些模块已经被移植到了NS-3。在NS-3开发过程时，“NS-3项目”会继续维护NS-2，同时也会研究从NS-2到NS-3的过渡和整合机制。

三：实验原理及步骤

NS-3是一款离散事件网络模拟驱动器，操作者能够编辑自己所需要的网络拓扑以及网络环境，来模拟一个网络的数据传输，并输出其性能参数。

软件中包含很多模块：节点模块（创造节点），移动模块（仿真WIFI，LTE可使用），随机模块（生成随机错误模型），网络模块（不同的通信协议），应用模块（创建packet 数据包以及接受packet数据包），统计模块（输出统计数据，网络性能参数）等等；

首先假设一个简单的网络拓扑：两个节点之间使用点对点链路，使用TCP协议进行通信，假设随机错误率为0.00001，节点不可移动（因为不是无线网络），具体代码如下：NodeContainer nodes;

nodes.Create (2);

创建两个节点；

PointToPointHelper pointToPoint;

pointToPoint.SetDeviceAttribute ("DataRate", StringValue ("5Mbps"));

pointToPoint.SetChannelAttribute ("Delay", StringValue ("2ms"));

设置链路的传输速率为5Mbps，时延为2ms；

NetDeviceContainer devices;

devices = pointToPoint.Install (nodes);

为每个节点添加网络设备

Ptrem=CreateObject ();

em->SetAttribute("ErrorRate",DoubleValue(0.00001));

devices.Get(1)->SetAttribute("ReceiveErrorModel",PointerValue (em));

创建一个错误模型，讲错误率设置为0.00001，仿真TCP协议的重传机制。

InternetStackHelper stack;

stack.Install (nodes);

为每个节点安装协议栈；

Ipv4AddressHelper address;

address.SetBase ("10.1.1.0", "255.255.255.252");

Ipv4InterfaceContainer interfaces = address.Assign (devices);

为每个节点的网络设备添加IP地址；

这样一个简单的网络拓扑就建立完成。

接下来就是为这个网络节点添加应用程序，让他们在这个网络中模拟传输数据，具体代码如下：

uint16_t sinkPort = 8080;

Address sinkAddress (InetSocketAddress (interfaces.GetAddress (1), sinkPort));

PacketSinkHelper packetSinkHelper ("ns3::TcpSocketFactory", InetSocketAddress (Ipv4Address::GetAny (), sinkPort));

ApplicationContainer sinkApps = packetSinkHelper.Install (nodes.Get (1));

sinkApps.Start (Seconds (0.));

sinkApps.Stop (Seconds (10.));

将接受数据的应用程序设置在Node.Get(1)节点上，端口设置为8080；程序起始时间为0s，终止时间为10s；

Ptr app = CreateObject ();

app->Setup (ns3TcpSocket, sinkAddress, 1040, 1000, DataRate ("1Mbps"));

nodes.Get (0)->AddApplication (app);

app->SetStartTime (Seconds (1.));

app->SetStopTime (Seconds (10.));

将发送数据的应用程序设置在Node.Get(0)；发送起始时间为1s；结束时间为10s；

这样网络拓扑和节点之间应用程序的设定已完成，接下来就是应用统计模块，输出节点之间具体通信性能的参数，及时延，吞吐量，抖动率，丢包率；

NS-3中，有一个回调机制，方便我们来输出具体某个条件发生改变时就自动执行某个函数，回调的实现是TraceConnectWithoutContext函数，举个例子，在我的时延仿真中，输出时延的代码我是这样写的：

static void

CalculateDelay (Ptrp,const Address &address)

{

static float k = 0;

k++;

static float m = -1;

static float n = 0;

n += (p->GetUid() - m)/2-1;

delayJitter.RecordRx(p);

Time t = delayJitter.GetLastDelay();

std::cout << Simulator::Now ().GetSeconds () << "\t" << t.GetMilliSeconds() << std::endl;

m = p->GetUid();

}

首先定义一个时延的计算函数，是全局变量函数；

其次在main函数中使用回调机制：

sinkApps.Get(0)->TraceConnectWithoutContext("Rx",

MakeCallback(&CalculateDelay));

含义就是当接受端节点每收到一个TCP包，就会执行一次CalculateDelay函数，计算这个数据包在网络中传输的时延，并输出；

这样就完成了程序的编写；接下来就是输出具体数据：

在终端打开，到指定的文件夹中，输入

./waf --run scratch/delay >delay.dat 2>&1

按指定格式输出.dat文件之后，再在终端用GNUPLOT来作出.dat文件中的图形即可：